啤酒厂废水处理
水污染控制工程课程设计n1概述1.1工程简况某啤酒厂位于江南某市，该地区常年主导风向为东南风。该厂以大麦为主要原料生产啤酒，年生产规模为3万吨啤酒，拥有员工500多名。其生产过程中排放量为生产量的25倍，污水含有高浓度的有机污染物，是该市的污染大户。为此，环保局要求该厂对其废水进行限期治理，以达到有关部门有关排放标准，防止对附近河道的进一步污染，并在较短时间内恢复该河道的水质，以消除对厂周边地区居民和其他企业生活和生产的影响。该厂排放的生产废水(不包括生活污水>的水质为：CODCr=800-1200mg/L,BOD5=500-750mg/L,SS=180-250mg/L,PH=6-8,色度为200倍。该公司按三班制方式生产，每天从生产车间集中排出无规律排放废水。该厂拟建废水处理站，要求废水经处理后达到《啤酒工业污染物排放标准》
混合废水COD/(mg/l>综合废水COD/(mg/l>高浓度有机废水麦糟水、糖化车间的刷锅水等5---1020000-400004000-60001000-1500发酵车间的前酵罐、后酵罐洗涤水、洗酵母水等20---252000-3000低浓度有机废水制麦车间浸麦水、刷锅水、冲洗水等20---25300-400300-700罐装车间的酒桶、酒瓶洗涤水30---40500-800冷却水无有机污染物<100n各种冷凝水、冷却水及杀菌水由上表可知：啤酒生产过程用水量很大，特别是酿造、罐装工序过程，由于大量使用新鲜水，相应产生大量废水。由于啤酒的生产工序较多，不同啤酒厂生产过程中吨酒耗水量和水质相差较大，管理和技术水平较高的啤酒厂吨酒耗水量为8-12吨。2水质水量和处理要求2.1原水水质原水中包括生产污水与生活污水，生产污水为其生产能力的25倍，那就是1吨啤酒产生25吨的生产污水。啤酒厂年产量为3万吨，每天排放的生产污水为2054.8m3。生活污水按每人每天180升计算，啤酒厂有员工500人，每天产生活污水：90m3。因此，综合排放水量Q为2145m3，按2200m3计算。Q=2200m3/dCODCr:1200mg/LBOD5:750mg/LSS:250mg/LPH:6-8NH3-N：2.6mg/lTN：35mg/lTP：10mg/l含少量油类色度:2002.2总设计规模Q=2200m3/d2.3处理要求该污水处理站的排放标准执行《污水综合排放标准》、《啤酒工艺污染物排放标准》、《地表水环境质量标准》等。选择较严格标准执行，废水处理系统的最终排放执行《啤酒工业污染物排放标准》处理啤酒废水。深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。其优点是：占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。据测定［6］，当进水BOD5浓度为2400mg/l时，出水浓度可降为50mg/l，去除率高达97.92%。当然，深井曝气也有不足之处，如施工难度大，造价高，防渗漏技术不过关等。生物膜法：与活性污泥法不同，生物膜法是在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理，不会出现污泥膨胀的问题。生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中的BOD5。生物接触氧化法：是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气。这种方法可以得到很高的生物固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效率高，占地面积也小于活性污泥法。国内的淄博啤酒厂、青岛啤酒厂、渤海啤酒厂和徐州酿酒总厂等厂家的废水治理中采用了这种技术［2］。青岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气浮处理，啤酒废水中CODcr和BOD5的去除率分别在80%和90%以上［7］。在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气［18］，碱度不足，所以需投加工业碳酸钠或氧化钙加以补充。研究表明［4,15］，在UASB启动阶段，保持进水碱度不低于1000mg/l对于颗粒污泥的培养和反应器在高负荷下的良好运行十分必要。应该指出，啤酒废水中的乙醇是一种有效的颗粒化促进剂［19］，它为UASB的成功运行提供了十分有利的条件。总之，UASB具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度啤酒废水的治理。其不足之处是出水CODcr的浓度仍达500mg/l左右，需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。n由上可知，采用厌氧+好氧的工艺处理啤酒废水是比较合适的，先厌氧使微生物处理掉较多的有机物，然后接好氧工艺做后续处理，是废水达标排放是我们这次设计的大方向。以下列举各种厌氧+好氧的组合工艺情况及其优缺点，然后从中选出2个较为可行的方法进行比较，选取合适的一个作为处理工艺流程并进行详细计算。3.2各种流程比较<1）酸化—SBR法处理啤酒废水：其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。这种方法在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。酸化—SBR法处理高浓度啤酒废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。要想使此方法在处理啤酒废水达到理想的效果时运行环境要达到下列要求：酸化—SBR法处理中高浓度啤酒废废水，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去除主要集中在SBR反应器中。酸化—SBR法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24℃，最佳碱度范围是500～750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。<2）UASB—好氧接触氧化工艺处理啤酒废水：此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，处理主要过程为：废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对SS的去除率达10%以上，随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗(因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比>。好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池>对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%～98%，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。n<3）生物接触氧化法处理啤酒废水：该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅能去除部分有机污染物，而且提高了废水的可生化性，有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的，充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。然而，如果由于某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，致使出水水质不理想，使生物接触氧化池的出水(静沉30min的澄清液>COD为500～600mg/L，经混凝气浮处理后出水COD仍高达300mg/L，远高于排放要求(150mg/L>。但是此处理方法在设计和运行中会出现以下问题：水解酸化池存在的问题主要是沉淀污泥不能及时排除。由于该废水中悬浮物浓度较高，因而池内污泥产量很大，而原工艺仅在水解酸化池前端设计了污泥斗，所以池子的后部很快就淤满了污泥。另外，随着微生物量的增加在软性生物填料的中间部位形成了污泥团，使得传质面积减小。针对污泥淤积情况，在水解酸化池前可增设一级混凝气浮以去除水中的悬浮物，经此改进后水解酸化池能长期、稳定、有效地运行，其出水COD也从1100～1200mg/L降至900～1000mg/L，收到了较好的效果。不过，增设混凝气浮增加了运行费用，而且气浮过程中溶入的O2还可能对水解酸化产生不利影响。因此，在设计采用水解酸化处理悬浮物浓度高的污水时，可增设污泥斗的数量以便及时排除沉淀污泥。此外，为防止填料表面形成污泥团应采用比表面积大、不结泥团的半软性填料。如果废水中污染物浓度较高或前处理效果不理想，生物接触氧化池前端的有机物负荷较高，使得供氧相对不足，此时该处的生物膜呈灰白色，处于严重的缺氧状态，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黄色。同时，水中的生物活性抑制性物质浓度也较高，对微生物也有一定的抑制作用。这些因素使得生物接触氧化池没有发挥出应有的作用，处理效果不理想。鉴于此，可一采取阶段曝气措施即多点进水，污水沿池长多点流入生物接触氧化池以均分负荷，消除前端缺氧及抑制性物质浓度较高的不利影响。改为多点进水并经过一段时间的稳定运行后，生物接触氧化池的出水(30min的澄清液>COD为200～300mg/L。再经混凝气浮工序处理后最终出水COD＜150mg/L(一般在130mg/L>，达到了排放要求。在调试运行过程中，生物接触氧化池中生物膜脱落、气泡直径变大(曝气方式为微孔曝气>、出水浑浊、处理效果恶化的现象时有发生。经研究、分析、验证发现这是由于负荷波动或操作不当造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧状态转变为厌氧状态，其附着力下降，在空气气泡的搅动下生物膜大量脱落，导致水粘度增加、气泡直径增大、氧转移效率下降，这又进一步造成缺氧，如此形成恶性循环致使处理效果恶化。在调试运行初期，发生这种现象时一般是增大供气量以提高供氧能力来消除缺氧，结果由于气泡搅动强度增大，造成了更大范围的生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低，非但没能提高供氧能力反而使情况更糟。正确的处理措施应是减小曝气量，待脱落的生物膜随水流流出后再逐渐增加曝气量使溶解氧浓度恢复到原有水平，若水温适宜则2～3d后生物膜就可恢复正常。因此当采用此工艺处理啤酒废水时要遵循下列要求：①采用水解酸化作为预处理工序时应考虑悬浮物去除措施。②n采用推流式生物接触氧化池时，为避免前端有机物负荷过高可采用多点进水。③应严格控制溶解氧浓度，供氧不足会造成生物膜大范围脱落，导致运行失败。<4）内循环UASB反应器＋氧化沟工艺处理啤酒废水：此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循环UASB技术，好氧处理用地有一处狭长形池塘，为了降低土建费用，因地制宜，采用氧化沟工艺。本处理工艺的关键设备是UASB反应器。该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，沼气收集系统四个部分。厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH为6.5－7.8，最佳温度为35℃－40℃[2]，而本工程的啤酒废水水质超出了这个范围。这就要求废水进入UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。这无形中增加了电器。仪表专业的设备投资和设计难度。内循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。UASB反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下重新回到配水系统。这样一来能提高UASB反应器对进水水温、pH值和COD浓度的适应能力，只需在UASB反应器进水前对其pH和温度做一粗调即可。UASB反应器采用环状穿孔管配水，通过三相分离器出水，并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器，它由玻璃钢板成60°安装而成，能在最大程度上截留三相分离出水中的颗粒污泥。此处理工艺主要有以下特点：①实践证明，采用内循环UASB反应器＋氧化沟工艺处理啤酒废水是可行的，其运行结果表明CODCr总去除率高达95％以上。②由于采用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB反应器或氧化询处理运行组合，以便进一步降低运行费用。<5）UASB+SBR法处理啤酒废水：本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。并且UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。UASB去除COD达7500kg/d，以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算，UASB产气量为3500m3/d(甲烷含量为55%～65%>。沼气的热值约为22680kJ/m3，煤的热值为21000kJ/t计算，则1m3沼气的热值相当于1kg原煤，这样可节煤约4t/d左右，年收益约为39.6万元。UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点：①节约废水处理费用。UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，削减了全部进水COD的75%，从而降低后续SBR池的处理负荷，使SBR池在废水处理量增加的情况下，运行周期同样为12h，废水也能达标排放。也就是说，耗电量并没有随废水处理量的增加而增加。同原工艺相比较，每天实际节约1500～2n500m3废水的处理费用，节约能耗约21.4万元/a。②节约污泥处理费用。废水经过UASB处理后，75%的有机物被去除，使SBR处理负荷大大降低，产泥量相应减少。水解酸化+SBR处理工艺工艺计算，产泥量达17t/d(产泥率为0.3kg污泥/kgCOD，污泥含水率为80%>，UASB+SBR法处理工艺产泥量只有5t/d(含水率为80%>左右，只有水解酸化+SBR处理工艺的1/3，污泥处理费用大大减少，节约污泥处理费用约为20万元/a。3.3工艺流程的拟定由上可看出比较经典的是传统的水解酸化+接触氧化法与先进的UASB+SBR工艺法。2个工艺各有其优缺点，差异也较大，现将这两个工艺方法进行比较，从中选取适用的一个作为该啤酒厂污水处理的实际方案。方案一为生物接触氧化法；方案二为酸化-SBR法。方案一流程图：方案一的流程说明：第一阶段为预处理阶段，格栅+调节池，调节池出水用泵直接打到水解酸化池，污水经格栅去除较大的杂质，经调节池后，水质水量得到均化。第二阶段为水解酸化阶段，水解、产酸阶段的产物主要为小分子有机物，可生物降解性一般较好。故水解池可以改变原污水的可生化性，从而减少反应的时间和处理的能耗。水解酸化池对COD的去除率为40%。第三阶段为接触氧化阶段，用来降解小分子有机物，接触氧化法的污泥不需回流，不会发生污泥膨胀的现象，而且负荷高，产泥少，可减小曝气池体积。接触氧化池多极串联，设计对COD去除率为95%。第四阶段为二沉池，对接触氧化池的出水进行沉淀，从而得到澄清的出水。经过沉淀作用后，出水便可达到排放标准排出厂区。污泥处理经浓缩池浓缩后，脱水外运。滤液送到细格栅池子进行处理。该处理工艺是轻工部设计院为代表的推荐采用方案，河南开封啤酒厂、青岛湖岛啤酒厂、厦门冷冻厂啤酒厂等均采用此处理工艺流程，处理后均达标排放。细格栅起初步的固液分离作用，故不设初沉池；酸化池中设填料，为细菌提供呈立体状的生物床，把水中的颗粒物质和胶体物质截留和吸附，同时在水解细菌作用下，将不溶解性有机物水解为溶解性物质，在产酸菌协同作用下，将大分子物质、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质微生物所需要的营养，主要为碳水化合物、氮化合物、水、无机盐类(氮和磷>及维生素。通常要求COD∶N∶P=100∶5∶1,为满足此要求，故在接触氧化池前投加氨氮。方案二流程图：n方案二的流程说明：第一阶段为预处理阶段，格栅+调节池后，出水用泵直接打到水解酸化池，污水经格栅去除较大的杂质，经调节池后，水质水量得到均化。第二阶段为厌氧生化阶段，UASB具有容积负荷高,运行成本低,占地面积小,污泥最少,设备简单等优点,是高浓度有机废水前处理的有效处理方法,并且UASB已经在传统形式的基础上进行改造,形成了多种更高效和方便的厌氧发生器。第三阶段为SBR反应阶段，SBR池为间歇式活性污泥池，集曝气、沉淀于一身，进一步降解小分子有机物，产泥少且不必回流污泥。可省掉沉淀池和污泥回流的设施。污泥处理经浓缩池浓缩后，脱水外运。滤液送到细格栅池子进行处理。该工艺以厌氧生化-SBR为主体。水解酸化池内设填料(球形填料>，水力停留时间为4h左右(利用厌氧过程的前阶段>，COD去除率80%。SBR反应池内反应时间约为6h左右，水温20～25℃，污泥浓度4000mg/L左右，出水水质达到原GB19821-2005一级排放标准，COD总去除率大于92%，BOD总去除率大于98%。SBR处理工艺的特点是集生物降解和终沉排水等功能于一体，与传统的连续式活性污泥法(CFS>相比，可省去沉淀池和污泥回流设施，具有运行稳定，净化效率高，耐冲击负荷，避免污泥膨胀，便于操作管理等特点。4污水处理方案比较4.1主要构筑物设计参数方案一方案二调节池停留时间6h6h厌氧池容积负荷停留时间污泥产率3.6kgCOD/m3/d4h0.05kgMLSS/kgCOD4kgCOD/m3/d10h0.07kgVSS/kgCOD好氧池容积负荷停留时间污泥产率1.5kgBOD/m3/d11h0.2kgMLSS/kgCOD0.1kgBOD/kgMLSS/d8h0.8kgVSS/kgBOD5二沉池停留时间2.5h——构筑物设计参数选择说明：(1>调节池：调节池按2200m3/d计算，停留时间设为6h，有效水深为4M。(2>n厌氧反应器：方案一为水解酸化池，该池降解部分大分子有机物，按传统经验数据降解率设为30%；方案二为UASB反应器，因其降解有机物能力比水解酸化池高，所以容积负荷也比水解酸化较高。(3>好氧反应器：方案一为接触氧化池，大部分的有机物在这里被降解，考虑到出水水质的要求，停留时间较长；方案二为SBR反应器，周期设为8h，进水时搅拌不曝气，曝气后有2小时的搅拌时间用来去除N、P。(4>二沉池：由于SBR反应器已有沉淀效果故方案二中不设二沉池。4.2两个方案主要构筑物的比较表主要设计参数水解酸化+接触氧化工艺UASB+SBR工艺中格栅中格栅过水能力Q=2200m/d<一用一备）过栅流速v=0.6m/s栅间距10mm；栅条宽10mm单位栅渣量0.06m栅渣/10m污水同方案一调节池及提升泵调节池及提升泵设计流量Q=2200m/d停留时间为6h；池深4m；有效容积550m；超高0.5m尺寸：12m×12m×4.5m搅拌机型号：JWH-650-1提升泵扬程15m，流量91.7m/h同方案一提升泵扬程15m，流量91.7m/h水解酸化池UASB反应池设计流量Q=2200m/d表面负荷q=1.0m/m/dHRT=4h；有效水深4m；有效容积370m，超高0.5m，尺寸：10m×9.5m×4.5m污泥产率0.05kgMLSS/kgCOD设计流量Q=2200m/d容积负荷4kgCOD/m/dHRT=10h；有效水深3.5m；有效容积440m超高0.5m尺寸：4*6m×5m×6.23m污泥产率0.07kgVSS/kgCOD水利负荷0.7m/m/h接触氧化池SBR反应池设计流量Q=2200m/d容积负荷1.5kgBOD/md填料容积1080m填料高度3m；总高4.8mHRT=11h；需氧量15m/m尺寸：6*7m×9m×4.8m污泥产率0.2kgMLSS/kgCOD设计流量Q=2200m/d进水2h；周期T=8h；设4座有效容积4*445mSVI=100；MLSS=3000mg/l充水比0.7有效水深5m，超高0.5m尺寸：4*14m×7m×5.5m污泥负荷0.1kgBOD/kgMLSS/d二沉池无设计流量Q=2200m/d，采用竖流式表面负荷q=2.52m/m/hHRT=2.5h；上升流速v=2.5m/h尺寸：圆柱部分：Φ6.5m×6.85m圆锥部分：锥底Φ0.44m，倾角55°超高0.3m；缓冲高度0.5m总高12.3m，总容积285m4.3污泥的处理处置序号工程水解-好氧处理UASB-SBR处理n1污泥量kg/d639401350002污泥体积/m3/d63.94135.03污泥贮存池/m333无4污泥浓缩池/m390102.855脱水机房/m32402404.4计算方案可行性4.4.1有机物的去除序号工程水解-好氧处理UASB-好氧处理Q=2200m3/d,进水COD=1200mg/l,BOD5=750mg/l1水解池UASB反应器HRT/h410COD去除率/%3080BOD去除率/%——85出水COD/mg/l840240出水BOD/mg/l5251152接触氧化法SBR法HRT/h118COD去除率/%9590BOD去除率/%9890进水COD/mg/l840240出水COD/mg/l<70<达标排放）<60<达标排放）进水BOD/mg/l525115出水BOD/mg/l<20<达标排放）〈20<达标排放）由上表可以看出两个工艺流程对有机物的去除均能达到排放标准，方案二的出水水质比方案一的较好。4.4.2TP、TN的去除工程水解-好氧处理UASB-好氧处理Q=2200m3/d进水TN=35mg/lTP=10mg/l水解酸化池<300∶5∶1）UASB反应器<250∶5∶1）去除BOD350mg/l1020mg/l去除N5.8mg/l20.4mg/l去除P1.2mg/l4.08mg/l出水TN29.2mg/l14.6mg/l出水TP8.8mg/l5.92mg/l接触氧化池<100∶5∶1）SBR反应器<除磷SBR）去除BOD830mg/l160mg/ln去除N41.5mg/l<加N肥）60%去除P8.3mg/l85%出水TN≤5mg/l<达标排放）≤5.8mg/l<达标排放）出水TP≤0.9mg/l<达标排放）≤0.89mg/l<达标排放）由上表可以看出两个工艺流程对N、P的去除均能达到排放标准，方案二的出水水质比方案一的较好4.5工艺方案的经济比较根据这两套流程的处理工艺，选择合理的工艺设计参数，对两个流程进行工艺计算和工程投资及运行费用计算，分别说明如下：4.5.1流程上的土建费用水解好氧工艺的土建费用见下表序号构筑物名称有效容积/m3数量/个土建费用/元1调节池55012475002水解酸化池37011665003接触氧化池108017329104二沉池28511710005储泥池331162006污泥浓缩池901585007脱水机房2401960008鼓风机房3001120000合计1608610UASB+SBR工艺的土建费用见下表序号构筑物名称规格m3数量/个土建费用/元1调节沉淀池55012475002UASB44013740003SBR44548195504污泥浓缩池102.851637505脱水机房2401960006鼓风机房100140000合计16408004.5.2流程上的设备费用水解氧化工艺的设备费用见下表序号名称单位数量估算备注1格栅台3330002用1备2潜污泵台2400001用1备3鼓风机套2400001用1备4曝气头个144774005热交换器台250000n6水下搅拌器台4100007室内自动化设备个11000008滗水器套42400009自动化监控系统台110000010水封罐台1300011沼气收集器14000012带式压滤机6500013阀与管道10000014合计898400UASB+SBR的设备费用见下表序号名称单位数量估算备注1格栅台3330002用1备2潜污泵台2400001用1备3鼓风机套2400001用1备4曝气头个144774005热交换器台2500006水下搅拌器台4100007室内自动化设备个11000008滗水器套42400009自动化监控系统台110000010水封罐台1300011沼气收集器14000012带式压滤机6500013阀与管道10000014合计8984004.5.3总建设费用该建设费用只包括土建、设备、安装费用，而不含场地费用。因任务书中有规定场地范围为2000m2。水解氧化工艺：土建费用+设备费用+安装费用=1608610+984000+500000=3092610元。UASB+SBR工艺：土建费用+设备费用+安装费用=1640800+988400+500000=3129200元。从建设费用上看方案一比方案二节约了3.7万元；但是从总体费用上看，方案一的占地面积比方案二大，而且方案二每年收集的沼气可以为公司节省8万元左右的开支；所以从经济角度与长远角度看：方案二优于比方案一。4.5.4两个工艺流程运行费用的比较见下表序号工程金额/<元/吨废水）备注水解氧化UASB+SBR1电费0.520.48按0.8元/kwh计2人工费0.0420.042按2500元/人月计3药剂费0.260.164维护费0.0380.03年维修费按直接的投资的2%计n5运行费0.860.712为前4项之和6折旧费0.0520.04折旧费按5%计7处理成本0.9120.752运行费和折旧费之和4.6总结由以上几张表格的比较可得出以下结论：水解氧化工艺UASB+SBR工艺污染物去除方面达到排放标准，但是N/P的出水浓度比UASB+SBR高达到排放标准且去除率较高，处理效果比较好产泥方面产泥量较大，增加污泥处理费用产泥量比水解氧化工艺少，污泥处理费用少操作方面工艺组合与参数选择较为合理，操作简单处理流程简洁，全自动化操作，节省劳动力构造方面如果构筑物的构造不合理会影响运行效果，致使出水水质下降流程中可回收大量沼气作为能源，节省运行费用造价方面造价较高，且运行成本高，占地面积大造价比水解酸化低，运行成本也较低，占地面积小终上所述，该工程应选用UASB+SBR工艺处理啤酒厂生产废水，该工艺具体流程如下：5主要处理设备和构筑物的设计计算5.1．中格栅作用：去除污水中较大颗粒悬浮物，保证后续工艺的正常运行。计算时设计流量以2200m3/d计，建2座，为一用一备。5.1.1设计参数：设计流量：Q=2200m3/d=0.026m3/s过栅流速：v2=0.6m/s；栅前水深：h=0.3m栅条宽度：s=0.01m；栅条间距：e=0.01m栅前部分长0.5m；格栅倾角：α=60°单位栅渣量ω1=0.06m3栅渣/103m3污水5.1.2设计计算<1）栅条数栅条间隙数n===12.5<取n=13）<2）格栅宽度栅槽有效宽度B2=s+0.01x13=0.25m经计算，由于流量过小，造成格栅难以实现，按设计经验取栅槽宽度0.8m则代入上式，可得栅条间隙数n=41n<3）进水槽宽进水槽宽取0.7m以便有利施工，为了保障水流速度，施工时将进水槽下方建窄以避免水流过慢影响格栅的正常运行，令渐窄部分宽度为0.4m，高为0.5m以便使格栅容易安装，且水流不易绕过格栅直接进入调节池。<4）过栅水头损失=1.728m3/d采用机械格栅，但是调节清理时间，格栅每2小时清理一次。<8）计算草图如下：n细格栅计算草图5.2调节池主要功能：将一段时间内车间排放废水的水量、水质浓度、酸碱、温度等进行均质均量调节，不受废水高、低峰流量或浓度变化影响，确保废水处理构筑物正常运行.5.2.1设计参数设计流量Q=2200m3/d＝91.7m3/h有效水深h=4m停留时间t=6h5.2.2设计计算<1）有效容积V：V＝Qt＝91.7x6=550m3<2）池子的面积F：F＝V/h=550/4=138m2(3）池子的平面尺寸：采用L×B＝12m×12m<4）池子的总高度H：设超高h1＝0.5m∴H＝h＋h1＝4.0＋0.5＝4.5m<5）池子的几何尺寸：采用L×B×H＝12m×12m×4.5m考虑到应用过程中让调节池真正做到均质均量比较困难，在设计时于池子中间安装4台混合搅拌机，型号为JWH-650-1。对污水进行混合同时可以预防池底沉淀；调节池与格栅合建，格栅槽后出水口跟调节池进水口连接，出水口设出水槽，出经过泵送入UASB反应池。<6）搅拌机型号的选择搅拌机选用4台立轴式机械混合搅拌机，搅拌机型号为JWH-650-1。浆板深度2500mm，浆叶直径650mm，浆叶宽度120mm，转速250r/min，功率为7.5kW，重686kg，服务面积为3m×3m×4m。5.3UASB反应池Q=2200m3/d=91.7m3/h，设UASB有机COD负荷为4kg/(m3·d>n5.3.1反应器设计采用的参数：参数：取值：COD(mg/L>进水1200，出水400反应温度/°C25反应区有效深度h1/m5.0空塔水流速度u/(m/h>≤1.0m/h空塔沼气上升速度ug/(m/h>≤1.0m/h污泥层高度/m2.5—3.5沼气产率/x10-3/4=440(m3>式中Q---设计处理量，2200m3/d；Co，Ce---进出水COD的浓度，mg/l；Nv---COD容积负荷，kgCOD/拟建4个相同的池子<便于管理与维护），单池面积f=120/4=30(m2>设L：B≈1：1<长宽比一般取1：1—4：1），计算得L=6m，B=5m合理性验证：空塔水流速度u=Q/F=91.7/(6×5×4>=0.76(m/h><1.0(m/h>，合理。反应器尺寸为：4*6×5×3.75.3.4水力停留时间MN/MB合理。所以，该三相分离器可dg≥0.01cm的沼气泡，分离效果良好。（1）分隔板的设计从图中可以看出b2=0.6m，b3=0.50.102设计ι2=0.15，则进水缝中水流速度ν=Q进水缝/S进水缝=1540/<24×2×8×0.15×5）=5.35m/h<7.8m/h满足设计要求，Δh=ι2/cosα=0.1/cos55°=0.07m则h4高度：h4=b3tanα+Δh-h3=0.7×tan55°+0.07-0.7=0.37m设进水缝下板上端比进水缝下端高出0.2m，则进水缝下板长度为：<0.2+h4）/sinα=<0.2+0.37）/sin55°=0.7m进水缝上板长度为：h3/sinα=0.7/sin55°=0.85m5.3.7三相分离器与UASB高度设计三相分离器总高h=h2+h3+h4+h5=0.5+0.7+0.37+0.46=2.03m取超高为h1=0.5m则H=3.7+2.03+0.5=6.23<10m。合理。n5.3.8排泥系统的设计<1）UASB反应器中污泥产量的计算设反应器最高液面9.5m，其中沉淀区高2.03m，污泥浓度ρ1=0.5gSS/L；悬浮区高2m，污泥浓度ρ2=2.0gSS/L；污泥床高3.5m，污泥浓度ρ3=15.0gSS/L。则反应器内污泥总量M=Sh1ρ1+Sh2ρ2+Sh3ρ3=100×<2.03×0.5+2×2.0+3.5×15.0）=5752kgSS<2）BOD污泥负荷污泥负荷表示反应器内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机质质量。F/M=ΔS*Q/M=<1.2-0.18）×2200/5752=0.39gkBOD5/kgSS*d<3）产泥量的计算设每去除1gkCOD产生0.07kgVSS/kgCOD，则产泥量为：ΔX=XQSr=0.07×2200×2.0×0.8=246.4kgVSS/d式中Q---设计处理量，m3/dSr---去除的COD浓度，kgCOD/m3设VSS/SS=0.9，则ΔX′=246.4/0.9=274kgSS/d污泥含水率P为98%，因含水率大于95%，去ρs=1000kg/m3则污泥产量为Qs=ΔX′/ρs<1-P）=274/1000<1-0.98）=13.7m3/d排泥管设在距离池底0.8m处，与放空管共用，放空管排向调节池，接点前设人工阀一个。排泥管利用水静压力将剩余污泥排向集泥井。<4）污泥泥龄的计算θc=M/ΔX=5752/246.4=23.3d（1）排泥系统的设计因为该反应器要求排泥均匀，所以设计多点排泥，设计中在三相分离器下1.0m出设置2个排泥口，这样设计的优点在于能排除污泥床上面部分的剩余絮状污泥而且不讳把颗粒污泥带出。UASB反应器每个月排泥一次，污泥排入集泥池，再由污泥泵送入污泥浓缩池，排泥管选DN150的钢管，排泥总管选用DN200的钢管。5.3.9出水系统的设计计算<1）溢流堰设计计算为了保持出水均匀，沉淀区的出水系统通常采用出水渠，一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠，出水渠每隔一定距离设三角出水堰。池中设有8个单元三相分离器，出水槽共有8条，槽宽bc=0.2m反应器流量q=0.0255m3/s，设出水槽槽口附近水流速度为0.3m/s，则槽口附近水深hc=0.0255/<8×0.3×0.2）=0.05m，水槽深度取0.2m，出水槽坡度为0.01。出水槽溢流堰共有16条，每条长5m。设计90°三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，则堰口水面宽度b′=50mmUASB处理水量为25.5L/s，设计溢流负荷为f=0.64L/m*s。则堰上水面总长L=q/f=25.5/0.64=40m三角堰数量n=L/b′=40/0.05=800个，则每条溢流堰三角堰的数量为800/16=50个，共50个100mm的堰口，堰口长0.1m中间不设间隙。n堰上水头校核每个堰出流率q′=q/n=0.0255/800=3.2×10-5m3/s，按90°三角堰计算公式q′=1.43h2.5则堰上水头：h=%85(TP>5.4.2SBR周期的设计原始数据工程CODBODTP进水水质(mg/L>4001805.92去除率(%>859085出水水质(mg/L>60200.89污泥负荷率：NS取值为0.1kgBOD/(kgMLSS*d>污泥浓度和SVI：污泥浓度采用3000mgMLSS/L；污泥体积系数SVT采用100反应周期数：SBR周期数采用T=8h，反应器1d内周期数：n=24/8=3周期内的时间分配反应池数N=4进水时间：T/N=8/4=2h搅拌时间：2.0h反应时间：2.0h静沉时间：1.0h排水检修时间：1h周期进水量：´Q0=´====185m35.4.3SBR有效容积的计算<1）反应池有效容积：V1=´====445m3=´´´==<2）反应池最小水量：Vmin=V1-Q0=445－185=260m3<3）反应池中污泥体积Vx=´====134m3Vmin＞Vx，符合要求<4）校核周期进水量周期进水量应满足下式：Q0＜(1->V=(1->x445=311.5m3，Q0=185m3，符合要求n5.4.4单座反应池尺寸的确定SBR的有效水深取5m，超高0.5m，则SBR总高为5.5mSBR的面积为：445/5=89m2设SBR的长宽比约为2:1，则SBR的池宽为7m，池长为14mSBR反应池最低水位为：260/(7×14>=2.65mSBR反应池的污泥高度为：134/(7×14>=1.37m可见，SBR最低水位与污泥泥位之间的距离为：2.65-1.37=1.28m，大于0.5m的缓冲层，符合要求。SBR进水管管径200mm，流速0.7m/s。5.4.5鼓风曝气系统的设计<1）确定需氧量O2由公式：O2=a’Q(S0-Se>+b’XvV取a’=0.5，b’=0.15，出水=20mg/L，XV=fX=0.7×3000=2100mg/L=2.1kg/m3V=4V1=4×445=1780m3代入数据可得需氧量：O2=0.5×2200×(180-20>/1000+0.15×2.25×1780=777kgO2/d供氧速度：R=O2/24=777/24=32.4kgO2/h<2）供气量的计算=采用SX—１型曝气器，曝气口安装在距池底0.3m处，淹没深度为4.7m，计算温度取250C，性能参数为：EA=8%，EP=2kgO2/kWh，服务面积：1-3m2，供氧能力：20～25m3/(h.个>，氧在水中饱和溶解度为：CS(20>=9.17mg/L，CS(25>=8.38mg/L扩散器出口处绝对压力为：Pb=P0+9.8×103H=1.013×105+9.8×103×4.7=1.47×105Pa空气离开反应池时氧的百分比为：反应池中的溶解氧的饱和度：取α=0.85，β=0.95,C=2，ρ=1,则20℃时脱氧清水的充氧量：n==49.2kgO2/h供气量：GS===2050m3/h=34.2m3/min<3）布气系统的计算反应池的平面面积：6×12×4=288m2，每个扩散器的服务面积取2m2，则需288/2=144个,每个池子需36个。设池底平行铺设4跟曝气管，管间距离1.5m，每跟管子上面设置9个曝气头，曝气头间距1.33m。采用DN150的钢管作为主管，支管采用DN100的钢管。鼓风机选用罗茨鼓风机，型号为TRD130，鼓风机口径125A，理论流速34.9m3/min进口流量为28.3m3/min，压力为147kP，所需轴功率75.8kW，所配电机功率为90kW。<4）污泥产量计算SBR工艺每一周期的排泥量按下式计算：Qw=T污泥浓缩时间：T=18h5.6.2.设计计算<1）浓缩池池体计算：设2座公壁合建的正方形池子，每座浓缩池所需表面积A===30m2所以设计池子边长为5.5m，则表面积A=30.25m2水力负荷u===4.5m3/(m2.d>=0.19m3/(m2.h>有效水深h1=uT=0.19x18=3.42m取h1=3.4m浓缩池有效容积V1=Ah1=30.25x3.4=102.85m3>94.5m3<符合）<94.5为所需容积）。<2）泥斗设计:浓缩后排出含水率P2＝96.0％的污泥,则Qw′=QW=X135=33.75m3/d=1.4m3/h按24h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积V2＝24Qw′＝24x1.4＝33.6m3因为是间歇式污泥浓缩池，只要在池子底部一角上加一简易泥斗即可排泥，设计为先排泥后排水，泥斗下口边长设为0.6m，高h4=0.5m，2个斜坡向泥斗底边倾斜；泥斗体积V3=10.125m3。剩余污泥体积为33.6-10.125=23.475m3，需占用浓缩池有效高度0.75m。所以出泥管离水面高度h3=3.2-0.75=2.45mn<3）浓缩池总高度：浓缩池的超高h2取0.50m，则浓缩池的总高度H为H=3.4+0.50+0.5=4.4m<4）浓缩池出水设计：Q=Qw-Qw′=5.63-1.4=4.23m3/h=0.0012m3/s由上可知清水有效水深为2.45m，在最高水位处设一溢流管，再设两根上清液排出管两根，相距1.4m，则剩出0.4m的缓冲高度，出水在0.5小时内排完上清液。取上清液排出管管内流速为V=0.7m/s则A1=Q/V=0.0012/0.7=0.0017m2管径D==0.046m<取管径75mm）<5）集泥井设计：在两浓缩池外公壁合建一集泥井，集泥井设计容积为单个周期内所排泥量的一半，即16.4m3，设泥深为2.1m，集泥井尺寸为1.5m×4m，超高0.3m,则总高为2.4m。集泥井外设一抽泥泵将浓缩下来的污泥抽至脱水机房。<6）污泥泵的选型浓缩后的污泥量为23.475m3/d，在6个小时内完成脱水过程，所以污泥泵的流量Q=23.475/6=4.0m3/h，扬程为3m<7）浓缩池计算草图：5.7脱水机房的设计5.7.1压滤机主要功能：对污泥进行脱水处理，方便外运。厢式压滤机本设备用于处理浓缩污泥，其中处理后的压滤水进入后续处理，泥饼由业主委外有资质的单位处置。压滤机进水口设一压力控制器，当压力过高时可自动停止气动泵气路，从而停止进泥。压滤机简介板框压滤机作为固液分离设备，应用于工业生产已有悠久历史，它具有分离效果好、适应性广，特别对于粘细物料的分离，有其独特的优越性。n结构原理液压压紧：液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连接的哈夫兰卡片液压站的结构组成有：电机、油泵、溢流阀<调节压力）换向阀、压力表、油路、油箱。液压压紧机械压紧时，由液压站供高压油，油缸与活塞构成的元件腔充满油液，当压力大于压紧板运行的摩擦阻力时，压紧板缓慢地压紧滤板，当压紧力达到溢流阀设定的压力值<由压力表指针显示）时，滤板、滤框<板框式）或滤板<厢式）被压紧，溢流阀开始卸荷，这时，切断电机电源，压紧动作完成，退回时，换向阀换向，压力油进入油缸的有杆腔，当油压能克服压紧板的摩擦阻力时，压紧板开始退回。液压压紧为自动保压时，压紧力是由电接点压力表控制的，将压力表的上限指针和下限指针设定在工艺要求的数值，当压紧力达到压力表的上限时，电源切断，油泵停止供电，由于油路系统可能产生的内漏和外漏造成压紧力下降，当降到压力表下限指针时，电源接通，油泵开始供油，压力达到上限时，电源切断，油泵停止供油，这样循环以达到过滤物料的过程中保证压紧力的效果。5.7.2脱水机房脱水机房尺寸定为：12.0m*5.0m*4.0m5.8鼓风机房的设计选用罗茨鼓风机，型号为TRD130鼓风机口径125A，理论流速34.9m3/min，进口流量为28.3m3/min，压力为147kP，所需轴功率75.8kW，所配电机功率为90kW。鼓风机房尺寸：5.0*5.0*4.0m采用出风管放,在出风管上设一旁通管，一旦风量降低至Qmin，旁通管上的阀门自动打开放气，此时进口的流量增加，工作点可由喘振区移至稳定工作区，从而消除了进气流量小、冲角过大引起失速和发生喘振的可能性。在采用进口导叶片调节风量时，随着工况变化，导叶旋转改变通道面积适应新工况的要求，从而避免气流失速，可有效防止风机喘振。5.8.1噪声控制鼓风机的噪声对污水处理厂的环境影响非常严重，噪声的辐射主要通过风机本体，进、出风管和连接风道。据有关资料介绍，国外有的鼓风机房为减小噪音将鼓风机设在地下，而地上式鼓风机房室内设有吸音板，门、窗全部是密封的，其造价很可观。结合我国实际情况，针对风机组产生的各种噪声源，通常采取的措施有：消声、隔声、隔振和包覆。<1）消声装设消声器是控制风机噪声的主要途径，消声器是一种阻止声音传播而允许气流通过的装置，可以大大减弱进、出风口辐射出来的噪声。东郊污水厂在进风廊道内两侧整个截面设有若干2m多长的吸音板块，空气从板块间通过，降低了噪声。而纪庄子污水厂则在进、出风管道上加设消音器。<2）隔声和吸声n风机进、出风管加设消音器后，其风机壳体的辐射噪声仍对周围环境有较大干扰。在条件允许的情况下，可采取隔音措施，设置隔声室，在室内壁及天棚衬贴多孔性吸声材料，以消除机组产生的噪声。<3）隔振振动是噪声的主要起源，风机组的振动会产生低频噪声，故减轻机器振动是控制噪声的治本办法。为此，风机的外壳材料宜选用铸铁，以增加设备自重与外壳厚度，减小自振。在风机进、出口处设置柔性波纹管减振接头，降低风机振动传递到风道上产生的辐射噪声，对于小型鼓风机可在机组的基础下加设减振器。<4）包覆室外出风管道目前大多数设在地面上，实际运行中噪声很大，可将出风管全部设在地面以下，利用土层吸音或用隔音材料包覆管道。通过综合控制会使整个鼓风系统噪声减弱，达到规范的要求。5.8.2风机冷却为改善鼓风机房运行管理环境，在选择鼓风机时需考虑鼓风机的冷却形式。目前常采用的冷却方式有水冷和风冷。通过运行发现，水冷虽然增加了冷却水系统，但运行环境良好；而风冷的鼓风机，热量直接排至室内，夏季室温高达40℃以上，在每台鼓风机上加设通风机及排风管道，影响了机房的环境。因此，鼓风机选型时宜选择水冷式。5.9污水厂平面高程布置5.9.1．平面布置各处理单元构筑物的平面布置：处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑：<1）贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。<2）土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段<3）在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求5～10m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。<4）各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。5.9.2．管线布置<1）应设超越管线，当出现故障时，可直接排入水体。<2）厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管，消化气管管线。辅助建筑物：n污水处理站的辅助建筑物有鼓风机房，办公室，集中控制室，水质分析化验室，变电所，存储间，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。在污水站内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽4m，次干道宽3m，人行道宽2.0m，有40%以上的绿化。5.10高程计算5.10.1污水水头损失的计算<1）总水头损失的计算公式如下：h1—沿程水头损失h1=il,i--坡度l--管长h2—局部水头损失h2=Σξξ--管道局部水头损失系数v--水流速度h3—构筑物水头损失<2）沿程水头损失和局部水头损失的计算如下表所示：由计算说明书可以得出各构筑物间水头损失如下表所示：构筑物名称水头损失(m>格栅0.2调节池0UASB池1.2SBR池2.6消毒池0.1水头损失计算表名称设计流量管长l水泵选择设计水量2200m3/d，选择用3台潜污泵(2用1备，二期工程另外选泵>提升前水位-2.6m，提升后水位7.1m,提升净扬程Z=7.9-<-2.6）=10.5m水泵水头损失取2m；UASB池布水器所需自由水头2.5m。从而需水泵扬程H=Z+h+h′=15m,Q=46m3/h选择50QW40-15A型潜水排污泵,两用一备扬程(m>流量/(m/h>转速/(r/min>15.5461440泵功率2.34kW，配用功率4kW；效率67.7%；重量130kg；杨州市亚太特种水泵厂生产。(2>泵位及安装由于进水流量较小，且选用2台水泵同时工作，所以选用小体积的潜污泵进行污水提升。在调节池出水位上设一3m×2m×0.4mn的凹槽放置3台水泵，2用1备。出水管埋深1.0m，然后穿过UASB池壁进入反应器内，从反应器底部进水。5.10.3．高程布置为了降低运行费用和使维护管理，污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜，厂内高程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高，然后根据水头损失，通过水力计算，递推出前后构筑物的各项控制标高。根据氧化沟的设计水面标高，推求各污水处理构筑物的水面标高，根据和处理构筑物结构稳定性，确定处理构筑物的设计地面标高。5.11附属构筑物鼓风机房：摆放SBR池的附属鼓风机，尺寸为：6m×5m×5m。配电房：设于办公大楼内。消毒间：设在SBR池后，尺寸为：9m×4m×3m。综合楼：建在预留空地内，预留空地尺寸：12m×10m。申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。
